DE19506720C1 - Verfahren zum Prüfen des Kontaktes zwischen Anschlußstiften und Leiterbahnen sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des Kontaktes zwischen Anschlußstiften eines elektronischen Bauteils und Leiterbahnen einer Leiterplatte, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Elektronische Baugruppen werden hergestellt, indem Lei­ terplatten mit elektronischen Bauteilen bestückt wer­ den. Bei der Verwendung der Methode der Oberflächen- Montage (Surface Mount Technology - SMT) sind dabei offene Anschlüsse zwischen einem Anschlußstift eines elektronischen Bauteiles z. B. einer integrierten Schal­ tung und der dem Anschlußstift zugeordneten Leiterbahn eines der Hauptprobleme.

Um zu überprüfen, ob alle Anschlüsse einer integrierten Schaltung den gewünschten Kontakt mit den Leiterbahnen einer Leiterplatte haben, ist es bekannt, die Funktio­ nen der integrierten Schaltung in einem Test im einzel­ nen zu überprüfen. Ergibt sich dabei ein Fehler, so kann es sich entweder um eine fehlerhafte integrierte Schaltung oder auch um einen offenen Anschluß handeln.

Entsprechende Teste voll ständig oder zumindest ausführ­ lich auszuführen, ist für hochintegrierte Schaltungen sehr aufwendig und damit kostenintensiv. Manchmal sind solche Teste auch nicht möglich, da über die Funktions­ weise eines Bauelementes bzw. einer integrierten Schal­ tung nicht alle Detailinformationen vorliegen
Der Anwender möchte deswegen oft nur eine fehlerfreie Bestückung sicherstellen, nicht aber die Fehlerfreiheit der ganzen komplexen Baugruppe.

Um nicht die gesamten Funktionen z. B. einer integrier­ ten Schaltung austesten zu müssen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, mit denen eine Überprüfung auf offene Anschlüsse vorgenommen werden kann:

Ein Vorschlag (DE 41 10 551 C1) geht davon aus, daß in einer integrierten Schaltung aufgrund verschiedener Substrate verschiedene PN-Übergänge entstehen, die als parasitärer Transistor betrachtet werden können. Durch die Messung der Strom­ verstärkung eines solchen Transistors kann ein offener Anschluß erkannt werden. Allerdings sind solche Meßer­ gebnisse sowohl von den umgebenden Bauteilen abhängig als auch von den elektrischen Eigenschaften des parasi­ tären Transistors. Insbesondere sind diese Eigenschaf­ ten herstellerabhängig. Die entsprechenden Meßwerte einer Baugruppe müssen mit den Werten vieler als gut klassifizierter Baugruppen verglichen werden, um die zulässigen Toleranzen der einzelnen Messungen, d. h. die Akzeptanzgrenzen festzulegen. Werden nun in einer Bau­ gruppe Bauelemente bzw. integrierte Schaltungen (IC) eines anderen Herstellers verwendet, müssen die Akzep­ tanzgrenzen wegen der oben erwähnten Herstellerabhän­ gigkeit der relevanten Eigenschaften neu bestimmt wer­ den. Dies ist für den praktischen Einsatz dieses Ver­ fahrens ein wesentlicher Nachteil.

In einem anderen Verfahren (US 5 254 953) wird über eine Platte, die direkt an der integrierten Schaltung liegt, die Kapazität zwischen dieser Platte und dem Leadframe der integrierten Schaltung gemessen. Diese Kapazität liegt aber nur im Bereich Femtofarad (10^-15 F), so daß dieses Meßverfahren recht aufwendig und störanfällig ist. Auch bei diesem Verfahren ist die Frage der Akzeptanzgrenzen sehr wesentlich. Üblicher­ weise werden auch hier die Akzeptanzgrenzen anhand einer Vielzahl als gut klassifizierter Leiterplatten festgelegt.

Die Meßergebnisse selbst sind außerdem noch abhängig vom Layout der Leiterplatte.

Zusätzlich stößt dieses Meßverfahren grundsätzlich an seine Grenzen, wenn eine große Kapazität an einem der Anschlußstifte einer integrierten Schaltung angeschlos­ sen ist, wenn eine Komponente keinen Leadframe hat oder wenn eine integrierte Schaltung mit einem Kühlkörper versehen ist, was jeweils die Möglichkeit der kapaziti­ ven Messung ausschließt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem der Kontakt zwischen den Anschlußstiften eines elektroni­ schen Bauteils und den Leiterbahnen einer Leiterplatte schnell und sicher festzustellen ist, wobei dieses Ver­ fahren unabhängig sein soll sowohl von einer herstel­ lerspezifischen Innengestaltung des Bauteils als auch von einem Layout der Leiterplatte. Außerdem soll eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Anschlußstifte außerhalb des elektronischen Bauteiles kurzgeschlossen werden, daß Prüfnadeln in Kontakt gebracht werden mit den Lei­ terbahnen, die den Anschlußstiften zugeordnet sind, und daß die elektrische Verbindung zwischen den Prüfnadeln über die Leiterbahnen und die kurzgeschlos­ senen Anschlußstifte geprüft wird.

Normalerweise sind zwei beliebige Anschlußstifte einer integrierten Schaltung nicht miteinander kurzgeschlos­ sen und zwischen ihnen ist ein gewisser Widerstand meß­ bar. Werden nun diese Anschlußstifte direkt am Gehäuse der integrierten Schaltung kurzgeschlossen, kann man, falls beide Anschlußstifte Kontakt mit Leiterbahnen einer Leiterplatte haben, über Prüfnadeln, die auf diese Leiterbahnen gesetzt werden, den genannten Kurz­ schluß zwischen den beiden Anschlußstiften messen, der Widerstand ist infinitesimal klein. Ist nun eine Unter­ brechung vorhanden, entweder weil die Verbindung des Anschlußstiftes mit der Leiterbahn nicht korrekt ausge­ führt ist, oder weil die Leiterbahn eine Unterbrechung aufweist, so kann dies ebenfalls mit dem Testgerät festgestellt werden, der Widerstand ist unendlich groß.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, im wesentlichen unab­ hängig von der integrierten Schaltung zu sein, da es auf dessen interne Auslegung bei diesem Verfahren nicht ankommt. Auch die Auslegung der Leiterplatte ist für dieses Verfahren irrelevant.

Als wesentlicher Vorteil ist demgemäß auch festzustel­ len, daß die Unterscheidung von Gut-Teilen oder Aus­ schuß eindeutig erfolgen kann und nicht von separat und nicht eindeutig zu bestimmenden Akzeptanzgrenzen abhän­ gig ist.

Dieses Verfahren wird vorteilhafterweise so weiterge­ bildet, daß gleichzeitig alle Anschlußstifte auf einer Seite eines auf seine Anschlußqualität hin zu untersu­ chenden elektronischen Bauteils miteinander kurzge­ schlossen werden und mit einer der Anzahl der Anschluß­ stifte entsprechenden Anzahl von Prüfnadeln über zuge­ ordnete Leiterbahnen geprüft wird.

Wird dabei über den entsprechenden Tester festgestellt, daß alle Prüfnadeln über die Anschlußstifte miteinander kurzgeschlossen sind, so bedeutet dies, daß alle An­ schlußstifte Kontakt zur Leiterplatte haben. Wird ein Anschlußstift festgestellt, der keinen Kurzschluß mit den restlichen Anschlußstiften aufweist, so bedeutet dies, daß entweder der Anschlußstift keinen Kontakt zur Leiterplatte hat oder daß eine Leiterbahnunterbrechung zu diesem Anschlußstift vorliegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens weist eine Anzahl von Prüfnadeln auf, die mit den Leiterbahnen einer Leiter­ platte in Kontakt bringbar sind, und eine Kurzschluß­ leiste′ mit der wenigstens zwei Anschlußstifte eines elektronischen Bauteils miteinander verbindbar sind, sowie ein Testgerät, mit dem die elektrische Verbin­ dung zwischen wenigstens zwei Prüfnadeln feststellbar ist.

Indem die Kurzschlußleiste an einem Stempel befestigt ist, mit dem sie auf das in bezug auf seine Kontakte zu prüfende Bauteil abzusenken und wieder anzuheben ist, läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft in eine automatisierte Fertigungsprüfung von Baugruppen integrieren.

Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Stempel mehrere Kurzschlußleisten trägt, die jeweils mit den Anschlußstiften entlang einer Seite eines entsprechen­ den, zu prüfenden Bauteils korrespondieren und diese miteinander kurzschließen. Hiermit läßt sich eine Ver­ kürzung der Prüftakte einer automatisierten Anlage er­ reichen, da nicht jede einzelne Reihe von Anschlußstif­ ten durch einen Stempel separat anzufahren ist, sondern mit einem Vorgang direkt alle Anschlußstifte zu testen sind.

Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die abgesenkte Kurzschlußleiste dicht neben dem Gehäuse des elektronischen Bauteils angeordnet ist und dort auf die Anschlußstifte aufliegt, da so am ehesten zu ge­ währleisten ist, daß die Kurzschlußleiste nicht einen Anschlußstift, der eigentlich keinen Kontakt zu einer Leiterbahn hat, niederdrückt und so einen nicht vorhan­ denen guten Kontakt vortäuscht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung ist sie mit mehreren Prüfnadeln aus­ gerüstet, die in einem Nadelbettadapter angeordnet sind, der leiterplattenspezifisch oder bauteilspezi­ fisch ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispieles. Dabei zeigt;

Fig. 1 eine integrierte Schaltung mit zugeordneten Leiterbahnen und Prüfnadeln;

Fig. 2 eine integrierte Schaltung gemäß Fig. 1 mit kurzgeschlossenen Anschlußstiften und an die Prüfnadeln angeschlossenem Testgerät;

Fig. 3 eine integrierte Schaltung gemäß Fig. 2 mit einer Unterbrechung einer Leiterbahn;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zu prüfenden elektro­ nischen Baugruppe in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vor Durchführung des Testes;

Fig. 5 eine Seitenansicht der elektronischen Baugruppe gemäß Fig. 4 während des Testes;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer fehlerhaften elektro­ nischen Baugruppe während des Testes;

Fig. 7 eine Aufsicht auf eine zu prüfende Baugruppe während des Testes.

In der Fig. 1 ist eine integrierte Schaltung 1 in der Aufsicht von oben zu erkennen. An ihrem Gehäuse 10 ra­ gen seitlich eine Vielzahl von Anschlußstiften 2 her­ aus, die gekröpft sind und auf eine hier nicht darge­ stellte Leiterplatte gelötet sind. Hierbei entsteht je­ weils ein Kontakt zwischen Anschlußstiften 3, 4 und diesen zugeordneten Leiterbahnen 5, 6.

Es ist bekannt, auf diese Leiterbahnen Prüfnadeln 7, 8 zu setzen. Dabei werden die Prüfnadeln federnd auf die entsprechenden Leiterbahnen gepreßt und es ist dann möglich, ein entsprechendes Prüfprogramm für die inte­ grierte Schaltung über diese Prüfnadeln durchzuführen.

Um allerdings nicht die integrierte Schaltung zu prüfen sondern die Kontakte zwischen den Anschlußstiften 3, 4 und den Leiterbahnen 5, 6 werden wie in Fig. 2 darge­ stellt die beiden Anschlußstifte 3, 4 durch eine Kurz­ schlußleiste 9 miteinander verbunden. Dabei liegt die Kurzschlußleiste direkt neben dem Gehäuse 10 der inte­ grierten Schaltung 1. Die auf den Leiterbahnen 5, 6 sitzenden Prüfnadeln 7, 8 werden dann mit einem Testge­ rät 11 verbunden und es wird mit diesem überprüft, ob die beiden Prüfnadeln 7, 8 miteinander über die Leiter­ bahnen 5, 6 und die Kurzschlußleiste 9 miteinander kurzgeschlossen sind. Wenn dies so ist, sind sowohl die Leiterbahnen 5, 6 als auch die Anschlüsse zwischen den Leiterbahnen 5, 6 und den Anschlußstiften 3, 4 in Ordnung.

In der Fig. 3 ist bei ansonsten gleicher Konstellation wie in Fig. 2 eine Unterbrechung 12 der Leiterbahn 5 dargestellt. Aufgrund dieser Unterbrechung 12 haben die Prüfnadeln 7, 8 keinen Kontakt mehr über die Leiterbah­ nen 5, 6 und die auf den Anschlußstiften 3, 4 liegende Kurzschlußleiste 9. Dies ist über das Testgerät 11, das mit den Prüfnadeln 7, 8 verbunden ist, festzustellen.

Außer einer Unterbrechung 12 der Leiterbahn 5 könnte aber auch eine Unterbrechung vorliegen durch eine nicht ordnungsgemäße erfolgte Verlötung eines Anschlußstiftes 3 oder 4 mit der zugeordneten Leiterbahn 5 oder 6. Auch dann ist mit dem Testgerät 11 festzustellen, daß die Prüfnadeln 7, 8 keine Verbindung miteinander aufnehmen können. Daraus ergibt sich zwangsläufig, daß eine feh­ lerhafte Baugruppe vorliegt, die aufgrund des Prüfer­ gebnisses aussortiert werden kann.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine entsprechende Vorrich­ tung zur automatisierten Überprüfung der Anlage in der Seitenansicht dargestellt. Dabei wird eine Leiterplatte 13 auf einen Nadelbettadapter gelegt, der sich aus meh­ reren einzelnen Prüfnadeln 14 zusammensetzt. In Fig. 7 ist dies von oben dargestellt und man erkennt, daß die einzelnen Prüfnadeln 14 in Kontakt kommen mit einzelnen Prüfflächen 15, die jeweils über einzelne Leiterbahnen 18 mit den Anschlußstiften 2 der integrierten Schaltung 1 in Verbindung sind.

Die Anschlußstifte 2 der in Oberflächentechnik be­ festigten integrierten Schaltung ragen seitlich aus dem Gehäuse 10 der integrierten Schaltung heraus, sind nach unten gekröpft und über Lötstellen 16 mit den Leiter­ bahnen 18 in Kontakt.

Über der integrierten Schaltung 1 ist ein pneumatisch steuerbarer Kolben 17 befestigt, an dessen Endstück 19 zwei Kurzschlußleisten 20 befestigt sind. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kommen beim Absenken des Kolbens 17 die Kurzschlußleisten 20 in Kontakt mit den Anschluß­ stiften 2 der integrierten Schaltung (IC) 1 und schlie­ ßen diese Anschlußstifte miteinander kurz, so daß in der oben beschriebenen Weise eine Durchgangsprüfung zwischen den einzelnen Prüfnadeln 14 vorgenommen werden kann. Die Kurzschlußleisten 20 liegen dabei auf jeder Seite des Gehäuses 10 und verbinden jeweils auf einer Seite aus dem Gehäuse heraustretende Anschlußstifte 2 miteinander.

In der Fig. 6 ist noch einmal dargestellt, daß einer der Anschlußstifte 21 keinen Kontakt mit der entspre­ chenden Lötstelle 22 hat. Dadurch ist die Prüfnadel, die diesem Anschlußstift zugeordnet ist, nicht mit den anderen Prüfnadeln kurzgeschlossen und es kann so ein Fehler festgestellt werden.

Da die Kurzschlußleiste 20 dicht am Gehäuse 10 der integrierten Schaltung 1 auf die Anschlußstifte 2 auf­ sitzt, drückt sie den Anschlußstift 21, der keinen Kon­ takt mit seiner Lötstelle hat, nicht in diese Lötstelle 22 hinein, so daß fälschlicherweise ein guter Kontakt vorgetäuscht würde.

Claims (7)

1. Verfahren zum Prüfen des Kontaktes zwischen An­ schlußstiften eines elektronischen Bauteils und Leiterbahnen einer Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Anschlußstifte (2; 3, 4; 21) außer­ halb des elektronischen Bauteils (1) kurzgeschlossen werden, daß Prüfnadeln (7, 8; 14) in Kontakt gebracht werden mit den Leiterbahnen (5, 6; 18), die den An­ schlußstiften (2; 3, 4; 21) zugeordnet sind und daß die elektrische Verbindung zwischen den Prüfnadeln (7, 8; 14) über die Leiterbahnen (5, 6; 18) und die kurzge­ schlossenen Anschlußstifte (2; 3, 4; 21) geprüft wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig alle Anschlußstifte (2) auf einer Sei­ te des elektronischen Bauteils (1) miteinander kurzge­ schlossen werden und mit einer der Anzahl der Anschluß- Stifte (2) entsprechenden Anzahl von Prüfnadeln (14) über Leiterbahnen (18) geprüft wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Prüfnadeln (7, 8; 14) aufweist, die mit den Leiterbahnen (5, 6; 18) einer Leiterplatte (13) in Kontakt bringbar sind, und eine Kurzschluß­ leiste (20), mit der wenigstens zwei Anschlußstifte (2; 3, 4; 21) eines elektronischen Bauteils (1) miteinander verbindbar sind, sowie ein Testgerät (11), mit dem die elektrische Verbindung zwischen wenigstens zwei Prüfnadeln (7, 8; 14) feststellbar ist, vorgesehen sind.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußleiste (20) an einem Kolben (17) be­ festigt ist, mit dem sie auf das Bauteil (1) abzusenken und wieder anzuheben ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) mehrere Kurzschlußleisten (20) trägt, die jeweils mit den Anschlußstiften (2) entlang einer Seite eines Bauteils (1) korrespondieren.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgesenkte Kurzschlußleiste (20) neben dem Ge­ häuse (10) des elektronischen Bauteils (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Prüfnadeln (7, 8; 14) in einem Nadelbett­ adapter angeordnet sind, der leiterplatten- oder bauteilspezifisch ist.